Смесь нитрата натрия и нитрата серебра общей массой 42,5 г, в которой масса протонов в ядрах всех атомов составляет 48 % прокалили до постоянной массы. Выделившуюся смесь газов пропустили через 10 мл воды. Вычислите массовую долю растворённого вещества в образовавшемся растворе, считая, что реакция прошла со 100 %-ым выходом.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
*Для автоматической проверки дайте ответ с точностью до сотых.
Данную задачу проверяют не автоматически, а вручную. Ознакомьтесь с критериями оценки, правильным решением и сами себе поставьте оценку от 0 до 4 баллов. Даже если вы ошиблись в цифровом ответе, можно получить несколько баллов за правильный ход решения. Форма для оценки находится внизу страницы.
1) Напишем уравнения реакций разложения нитратов при нагревании
реакции лучше написать вместе, поскольку за них дают 1 балл
Попытаемся рассчитать массовые доли солей в смеси.
M(NaNO3)= 85 [г/моль]
Посчитаем массу протонов в ядрах, каждый атом содержит число протонов равное его порядковому номеру в периодической таблице Менделеева.
Mпротонов(NaNO3)= 11 + 7 + 8*3= 18 + 24 = 42 [г/моль]
M(AgNO3)= 170 [г/моль]
Mпротонов(AgNO3)= 47 + 7 + 8*3= 54 + 24 =78 [г/моль]
Пусть x моль (NaNO3) а у моль (AgNO3) тогда
А доля массы протонов (48% это 0,48 если считать долю от единицы) равна
решаем систему двух уравнений.
Выразим из первого уравнения x через y. На самом деле все равно что через что вычислять
во второе уравнение подставим в числитель в x который мы выразили
y = 0,1 моль (AgNO3) в смеси
x = 0,5 - 2y = 0,5 - 0,2 = 0,3 моль (NaNO3) в смеси
2) Итак какая у нас смесь газов?
реакция (1) разложения нитрата натрия 2 моль NaNO3 дают 1 моль O2
значит 0,3 моль NaNO3 дадут 0,15 моль O2
реакция (2) разложения нитрата серебра 2 моль AgNO3 дают 2 моль NO2 и 1 моль O2
значит 0,1 моль нитрата серебра дадут 0,1 моль NO2 и 0,05 моль O2
Итого 0,1 моль NO2 и (0,15 + 0,05 = 0,2) моль O2
По реакции количество NO2 к O2 относятся друг к другу как 4 к 1. Для реакции нам на 0,1 моль NO2 надо 0,025 моль O2
Кислорода у нас 0,2 моль он в избытке, оксид азота (IV) в недостатке. Расчеты проводим по оксиду азота (IV).
Для реакции с 0,1 моль NO2 надо 0,05 моль воды.
А образуется в ходе реакции 0,1 моль HNO3
Сколько воды нам нужно для реакции? У нас избыток или недостаток воды?
M(H2O) = 18 [г/моль]
m(H2O) = 0,05*18=0,9 [г]
Вода в избытке. Плотность воды 1[г/мл], 10 мл воды это 10 грамм воды.
3) Можно вычислять концентрацию азотной кислоты в воде. Есть несколько способов это сделать.
Вычислим количество азотной кислоты которое образовалось в растворе.
m(HNO3) = 63 [г/моль]
m(HNO3) = 0,1*63=6,3 [г]
масса оставшейся воды
m(H2O)остатки = 10-0,9 = 9,1 грамм
кислород очевидно в воде не растворился, поэтому его нигде не учитываем.
Можно иначе почитать общую массу раствора, та что в знаменателе. Пользуемся законом сохранения масс.
Это начальная масса воды 10 грамм, плюс масса NO2 которые вступает в реакцию (это 0,1 моль) плюс масса NO2 которые вступает в реакцию (это 0,25 моль). Массы продуктов можно не считать. Чаще всего в таких задачах этот способ проще. Но не в этой задаче.
Итого в знаменателе 10 + 46*0,1 + 32*0,025 = 15,4 грамма как и в предыдущем расчете. Закон сохранения масс работает.